The role of copepods as primary producers of polyunsaturated fatty acids

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K15908
• Research Institution: Tokyo University of Marine Science and Technology
• Principal Investigator: 壁谷 尚樹 東京海洋大学, 学術研究院, 助教 (90758731)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 多価不飽和脂肪酸 / カイアシ / DHA / EPA / 安定同位体 / 不飽和化酵素 / 鎖長延長酵素 / 生合成

Outline of Annual Research Achievements

令和３年度はまず、Cyclopoida目に属するカイアシの一種を対象とした各種多価不飽和脂肪酸（PUFA）生合成酵素遺伝子の単離およびその機能解析を進めた。まず、当該種の高精度トランスクリプトームデータベースを構築し、相同性検索によりPUFA生合成に関わる各種不飽和化酵素遺伝子および鎖長延長酵素遺伝子配列の網羅的単離を行った。続いて、これら遺伝子配列を出芽酵母に発現させることで、その機能を解析した。その結果、本種は前年度までに解析したHarpacticoida目カイアシであるTigriopus californicusやPlatychelipus littoralisとは異なるPUFA生合成経路を有することが明らかとなり、カイアシ類のPUFA生合成経路は高度に多様化していることが強く示唆された。続いて、前年度から検討を重ねていたリポソームによる安定同位体標識脂肪酸の封入および、カイアシ類への投与を行った。本手法によりT. californicusに安定同位体標識オレイン酸を取り込ませることに成功し、液体クロマトグラフィー質量分析法により安定同位体比を解析することで取り込まれたオレイン酸がEPAおよびDHAまで代謝されることを明らかにした。本結果は前年度までに解析した本種の各種PUFA生合成酵素の機能と合致するものであり、T. californicusが確実に非PUFA（オレイン酸）からDHAまでの生産能を有することが明らかとなった。すなわち、カイアシ類の中には、PUFAの一次生産者として機能し得る種が存在することが示された。なお上記成果をまとめて、令和4年度日本水産学会春季大会にて口頭発表を行った。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Instituto de Acuicultura Torre de la Sal(スペイン)
  • Country Name: SPAIN
  • Counterpart Institution: Instituto de Acuicultura Torre de la Sal
• [Journal Article] Expression of long-chain polyunsaturated fatty acids biosynthesis genes during the early life-cycle stages of the tropical gar Atractosteus tropicus (2021)
  • Author(s): De la Cruz-Alvarado Fanny Janet、Alvarez-Gonzalez Carlos A.、Llera-Herrera Raul、Monroig Oscar、Kabeya Naoki、Rodriguez-Morales Sergio、Concha-Frias Bartolo、Guerrero-Zarate Rocio、Jimenez-Martinez Luis D.、Pena-Marin Emyr Saul
  • Journal Title: Comparative Biochemistry and Physiology Part B: Biochemistry and Molecular Biology Volume: 256 Pages: 110628～110628
  • DOI: 10.1016/j.cbpb.2021.110628
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The evolutionary ecology of fatty‐acid variation: Implications for consumer adaptation and diversification (2021)
  • Author(s): Twining Cornelia W.、Bernhardt Joey R.、Derry Alison M.、Hudson Cameron M.、Ishikawa Asano、Kabeya Naoki、Kainz Martin J.、Kitano Jun、Kowarik Carmen、Ladd Sarah Nemiah、Leal Miguel C.、Scharnweber Kristin、Shipley Jeremy R.、Matthews Blake
  • Journal Title: Ecology Letters Volume: 24 Pages: 1709～1731
  • DOI: 10.1111/ele.13771
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Develop non-fish meal and non-fish oil grow-out diet for Asian seabass (Lates calcarifer). (2022)
  • Author(s): Chainark, P., Obtian, J., Yuttayong, D., Kabeya, N., Haga, Y., Satoh, S.
  • Organizer: International Symposium on Fish Nutrition and Feeding 2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Purine nucleotide affects fatty acid profile of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) through regulation of srebp-1 in the liver and its downstream factors such as fatty acid desaturase and elongase. (2022)
  • Author(s): Tansutaphanit, S., Haga, Y., Kabeya, N., Kondo, H., Hirono, I., Satoh, S.
  • Organizer: International Symposium on Fish Nutrition and Feeding 2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Does enzyme complex treatment improve feed performance of rice protein concentrate-based low fishmeal diet for rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) ? (2022)
  • Author(s): Yaman, G., Ueda, S., Takino, T., Kabeya, N., Haga, Y., Satoh, S.
  • Organizer: International Symposium on Fish Nutrition and Feeding 2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Cysteic acid pathway: Biosynthesis of taurine in Japanese flounder, Paralichthys olivaceus. (2022)
  • Author(s): Nakamura, K., Gonzales-Plasus, M.M., Masuda, R., Kondo, H., Hirono, I., Kabeya, N., Satoh, S., Haga, Y.
  • Organizer: International Symposium on Fish Nutrition and Feeding 2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Kabeya, N., Haga, Y., Satoh, S. Biosynthesis of long-chain polyunsaturated fatty acids in an amphidromous fish, ayu sweetfish Plecoglossus altivelis: Functional characterisation of fatty acid desaturase and elongase. (2022)
  • Author(s): Kabeya, N., Haga, Y., Satoh, S.
  • Organizer: International Symposium on Fish Nutrition and Feeding 2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Freshwater colonization of three flatfish families is underpinned by functional plasticity of fatty acid desaturase enabling DHA biosynthesis. (2022)
  • Author(s): Matsushita, Y., Kabeya, N., Chiba, M., Yazawa, R., Luckenbach, J.A., Yoshizaki, G.
  • Organizer: International Symposium on Fish Nutrition and Feeding 2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Evaluation of yellow mealworm, (Tenebrio molitor) as a partial replacement of plant-based ingredients in the non-fish meal diets for red sea bream (Pagrus major). (2022)
  • Author(s): Seong, T., Feng, S., Kabeya, N., Haga, Y., Satoh, S.
  • Organizer: International Symposium on Fish Nutrition and Feeding 2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Biosynthesis of taurine in fish. (2022)
  • Author(s): Haga, Y., Ushigusa-Itoh, T., Nakamura, K., Watanabe, R., Kabeya, N., Kondo, H., Hirono, I., Satoh, S.
  • Organizer: International Symposium on Fish Nutrition and Feeding 2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Can Artemia produce essential fatty acids? Roles of elongases in the biosynthesis of long-chain polyunsaturated fatty acids (2021)
  • Author(s): Marc Ramos-Llorens, Alberto Ribes-Navarro, Juan Carlos Navarro, Francisco Hontoria, Naoki Kabeya, Oscar Monroig
  • Organizer: Aquaculture Europe 2021
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Investigating the biosynthesis of long-chain polyunsaturated fatty acids in marine gammarids (2021)
  • Author(s): Alberto Ribes-Navarro, Juan C. Navarro, Francisco Hontoria, Naoki Kabeya, Inger B. Standal, Jan O. Evjemo, Oscar Monroig
  • Organizer: Aquaculture Europe 2021
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Molecular cloning and functional characterisation of three fatty acyl elongases from the marine gammarid Echinogammarus marinus. (2021)
  • Author(s): Ribes-Navarro, A., Navarro, J.C., Hontoria, F., Kabeya, N., Standal, I.B., Evjemo, J.O., Monroig O.
  • Organizer: Lipids in the Ocean, 2nd Edition
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 多毛類イシイソゴカイ Perinereis wilsoniより単離した多価不飽和脂肪酸生合成酵素の機能解析 (2021)
  • Author(s): 末澤道宏, 壁谷尚樹, 一ノ瀬智士, 小南友里, 芳賀穣, 潮秀樹, 佐藤秀一
  • Organizer: 第44回日本分子生物学会年会
• [Presentation] 甲殻類ヨコエビの一種 Melita sp.より単離した脂肪酸鎖長延長酵素の機能解析 (2021)
  • Author(s): 中野陽, 壁谷尚樹, 一ノ瀬智士, 小南友里, 芳賀穣, 潮秀樹, 佐藤秀一
  • Organizer: 第44回日本分子生物学会年会
• [Presentation] ヨコエビ・ゴカイ類における多価不飽和脂肪酸（PUFA）生合成酵素遺伝子の探索 (2021)
  • Author(s): 一ノ瀬智士, 小南友里, 潮秀樹, 中野陽, 末澤道宏, 壁谷尚樹, 芳賀穣, 佐藤秀一
  • Organizer: 第44回日本分子生物学会年会
• [Presentation] Effects of fishmeal replacement with an enzyme complex-treated rice protein concentrate on growth performance and feed utilization of rainbow trout. (2021)
  • Author(s): Gunes Yaman, Shinya Ueda, Tadashi Takino, Naoki Kabeya, Shuichi Satoh, Yutaka Haga
  • Organizer: 令和3年度日本水産学会秋季大会
• [Presentation] 新規EPA・DHA供給源の探索：①ヨコエビ類の利用性検討 (2021)
  • Author(s): 中野陽, 壁谷尚樹, 一ノ瀬智士, 小南友里, 芳賀穣, 潮秀樹, 佐藤秀一
  • Organizer: 令和3年度日本水産学会秋季大会
• [Presentation] 新規EPA・DHA供給源の探索：②ゴカイ類の利用性検討 (2021)
  • Author(s): 末澤道宏, 壁谷尚樹, 一ノ瀬智士, 小南友里, 芳賀穣, 潮秀樹, 佐藤秀一
  • Organizer: 令和3年度日本水産学会秋季大会
• [Presentation] 海産ハルパクチクス目カイアシ Tigriopus californicus におけるDHA生合成経路の解明 (2021)
  • Author(s): 壁谷尚樹, 荻野将成, 潮秀樹, 芳賀穣, 佐藤秀一, Navarro, J.C., Monroig, O
  • Organizer: 令和3年度日本水産学会春季大会
• [Remarks] Naoki KABEYA
  • URL: https://sites.google.com/view/naoki-kabeya/